1190_Detali_mashin_i_podemno_transportnye_ustro

41

Расчет механизма подъема груза

После подбора каната по таблицам ГОСТов (по разрывному усилию) определяют фактический коэффициент запаса прочности каната, который должен быть не меньше минимального значения, приведенного в табл. 5.1 (лаб. раб. № 5):

	k ф =	S таблразр	≥ k .	(6.8)
		S max

Выписывают условное обозначение каната, его диаметр d (мм) и предел прочности проволок, при котором канат имеет требуемое разрывное усилие.

Затем рассчитывают диаметры барабана (блоков) по формуле

Dб ≥ e · d, мм, (6.9)

где е – коэффициент, назначаемый по табл. 5.2 (лаб. работа № 1) для кранов пролетного типа.

Расчетную величину Dб округляют в большую сторону до ближайшего стандартного значения. Стандартный ряд диаметров барабанов (блоков) включает следующие размеры (мм):

260…335…400…510…800…1000…1200.

Затем определяют скорость каната, наматываемого на барабан, и

частоту вращения грузового барабана:
	Vк = Vгр · m ,		(6.10)
	nб = 1000 · Vк / π · Dб .		(6.11)
Рассчитывают статическую мощность электродвигателя при подъеме
номинального груза
	P = Q · Vгр/(6120 · ηпр), кВт,		(6.12)
где Q – грузоподъемность по заданию, кГ;
Vгр	– скорость подъема груза, м/мин;
ηпр – КПД привода грузового барабана, определяемый по формуле
где ηр	ηпр = ηр ·η2	м · ηпп ,	(6.13)
	– КПД двухступенчатого цилиндрического		редуктора
(принимают 0,97);

ηм – КПД соединительной муфты (принимают 0,98...0,99); ηпп – КПД пары подшипников (принимают 0,99...0,995).

По статической мощности по таблицам ГОСТов подбирают электродвигатель, имеющий ближайшую к расчетной меньшую мощность (поскольку кран в режиме реальной эксплуатации работает не только с номинальными грузами, но и с меньшими грузами). Выписывают марку электродвигателя, его табличную мощность и фактическую частоту вращения ротора – nдв.

Рассчитывают требуемое передаточное отношение редуктора

i0 = nдв/nб .

(6.14)

42

По расчетному передаточному отношению по таблицам ГОСТов подбирают редуктор, имеющий ближайшее к i0 табличное значение стандартного передаточного отношения – iр и рассчитанного на передачу мощности не меньшей, чем мощность подобранного электродвигателя.

Выписывают марку и основные параметры выбранного редуктора.
Определяют требуемый тормозной момент
Мт = Мс.т · kт, кГм,	(6.15)
где Мс.т – статический момент на тормозном валу, кГм;

kт – коэффициент запаса торможения, принимается для легкого режима работы (Л, ПВ 15 %) – 1,5; для среднего (С, ПВ 25 %) – 1,75 и для тяжелого и весьма тяжелого режимов работы (Т, ПВ 40 % и ВТ, ПВ 60 %) – 2,0.

Статический момент рассчитывают по формуле

Мс.т = Q · Dб · ηпр/(2·m·iр), кГм. (6.16)

По значению требуемого тормозного момента (Мт) по таблицам ГОСТа подбирают тормоз, выписывают его марку и табличный тормозной момент, который должен быть не менее требуемого тормозного момента (Мт).

2.2. Механизм передвижения тележки

Назначение – передвижение тележки с грузом или без груза вдоль моста крана.

Механизмы бывают двух видов:

1)с приводом на ходовые колёса тележки;

2)канатные.

В общем случае механизм передвижения с приводными колесами состоит из двигателя, системы передач и ходовой части с ходовыми колесами (катками). Механизмы передвижения тележек и кранов могут иметь ручной и машинный привод.

Механизмы передвижения с ручным приводом. Ручной привод применяется на кранах, используемых на складах и производственных участках с ограниченным объемом работы. Обычно грузоподъемность таких кранов не выше 15-20 т, пролет не более 14-17 м. Мостовые краны с ручным приводом в зависимости от грузоподъемности и величины пролета могут иметь однобалочную конструкцию моста из двутаврового профиля, по полкам которого передвигается каретка (кошка) с подвешенным к ней подъемным устройством, или мост двухбалочной конструкции с четырехтактовой тележкой (рис. 6.5).

Механизм передвижения тележки смонтирован на раме 4, опирающейся на два ведущих (приводных) 3 и два ведомых (неприводных) колеса 5.

43

Рис. 6.5. Схема механизма передвижения тележки с ручным приводом

Ведущие колеса приводятся во вращение через зубчатую передачу 2 с тягового колеса 1 с тяговой цепью или с помощью рукоятки. Механизмы передвижения однобалочного и двухбалочного мостов содержат те же основные элементы.

Механизмы передвижения с электрическим приводом тележек и мостов. Эти механизмы состоят из электродвигателя, промежуточных передач, ходовой части с ведущими и ведомыми ходовыми колесами. Для современных кранов механизмы передвижения отличаются применением редукторного привода; использованием ведущих и ведомых ходовых колес с отъемными буксами; соединением валов, в том числе и быстроходных, в основном зубчатыми муфтами, не требующими высокой точности сборки.

Наиболее типичными для механизма передвижения тележки являются приводы с центральным расположением редуктора. Достаточно широкое применение получили также приводы с навесными редукторами. На рис. 6.6 показан механизм передвижения тележки с навесным редуктором. К навесному редуктору 2 этого механизма прикреплен фланцевый электродвигатель 1, крутящий момент от которого через зубчатые передачи передается на полый выходной вал 8 и от него на вал приводного ходового колеса 9. Второе приводное колесо соединено с валом первого посредством трубчатого трансмиссионного вала 6 и муфт 7. Тормозной шкив 4 тормоза 3, закрепленного на кронштейне 5, укреплен на быстроходном (или на промежуточном) валу редуктора. Реактивный момент, возникающий при движении тележки, воспринимается через корпус редуктора упорными болтами 10. Механизм с навесным редуктором, не требующий устройства специальных опорных площадок на раме тележки под редуктор и электродвигатель, отличается компактностью и простотой установки. Однако при замене приводных колес на этом механизме приходится демонтировать и

44

редуктор. Применение механизмов с навесным редуктором нецелесообразно для тележек большой грузоподъемности, так как в этом случае габаритные размеры и вес навесного редуктора непропорционально возрастают и становятся неприемлемыми.

На консольных (башенных и самоходных строительных кранах) тележку может перемещать тяговая лебедка с помощью гибкого органа – каната или цепи (рис. 6.6). Такие механизмы имеют меньшие массу и габаритные размеры, чем механизмы с приводными колесами, могут перемещаться с большими ускорениями и по наклонному пути. Однако тяговые органы механизмов этого типа интенсивно изнашиваются, что ограничивает их применение.

Рис. 6.6. Схема канатного механизма передвижения грузовой тележки: 1 – барабан; 2 – тяговый канат; 3 – поддерживающие ролики;

4 – отклоняющие блоки; 5 – пружина; 6 – блоки механизма подъема; 7 – грузовая тележка; 8 – ходовое колесо; 9 – рельсовый путь

2.3. Механизм передвижения крана

Назначение – передвижение крана по рельсовым путям. Состоит из электродвигателя, муфты с тормозом, редуктора и открытой передачи от редуктора на ходовое колесо. Вместо открытой передачи в некоторых конструкциях кранов редуктор соединяют с ходовым колесом посредством муфты. На козловых кранах обычно применяется раздельный привод на каждое ходовое колесо, либо на два колеса, находящиеся на разных рельсах.

Механизмы передвижения обеспечивают горизонтальное перемещение всей ГПМ или только ее элемента по рельсовым, безрельсовым или канатным путям. Рельсовые пути используют краны мостового типа, а также портальные, башенные, железнодорожные, консольные и велосипедные. Стреловые краны на гусеничном ходу и пневмоколесные в рельсовых путях не нуждаются. Канаты используются для перемещения грузовых тележек в кранах кабельного типа.

Механизм передвижения рельсовых ГПМ может размещаться на перемещаемом объекте (например, на грузовой тележке мостового крана), крутящий момент в этом случае передается непосредственно на ходовые колеса. Либо он располагается за пределами перемещаемого объекта и связан

45

с ним тяговым органом – канатом, цепью (например, лебедка для перемещения грузовой каретки козлового крана).

Непременными элементами механизма передвижения с приводными колесами являются двигатель, система передачи и ходовая часть. Особенности их конструкции обусловлены такими характеристиками ГПМ, как грузоподъемность, длина пролета, тип металлоконструкции. На рис. 6.7 показаны четыре схемы механизма передвижения мостовых кранов. Они имеют много общего: в каждой из них есть электродвигатель 1, соединительная муфта с тормозом 2, редукторы 4, ходовые катки (колеса) 5. Эти элементы участвуют в передаче крутящего момента от двигателя к колесу. Есть и существенные различия. Первые три схемы имеют трансмиссионные валы 3, составленные из отдельных секций и соединенные муфтами 6. Величина крутящего момента, воспринимаемая трансмиссионными валами, различна.

В первой схеме (рис. 6.7, а) вал имеет с колесом одинаковую угловую скорость, он передает максимально возможный крутящий момент, и потому вал 3, подшипники 4, муфты 2 и 6 имеют значительные размеры и массу. И они будут тем больше, чем выше будет грузоподъемность крана, длиннее пролет, выше скорость передвижения. Эту схему, обладающую простотой конструкции, целесообразно применять в тихоходных механизмах передвижения при относительно невысокой грузоподъемности и легкой (решетчатой) металлоконструкции.

Во второй схеме (рис. 6.7, б) предусмотрена дополнительная зубчатая передача 8, которая увеличивает крутящий момент на ходовом колесе 7, а редуктор 4 имеет уменьшенное передаточное число. Нагрузка на трансмиссионный вал 3 здесь в несколько раз меньше, чем на тихоходном валу крана с такими же параметрами, а потому размеры и масса трансмиссии при такой схеме (среднеходной) уменьшаются.

Если же применить механизм передвижения с быстроходным валом (рис. 6.7, в), то трансмиссионный вал, муфты, подшипники можно сделать еще меньше, поскольку крутящий момент, передаваемый ими, равен крутящему моменту двигателя и угловые скорости вращения вала 3 и двигателя равны. Два редуктора здесь разнесены по концам трансмиссионного вала, они увеличивают крутящий момент до необходимой величины и передают его на колеса. Результат такой компоновки механизма передвижения – еще большее уменьшение диаметра вала и его массы. Схема применяется на кранах с большими пролетами и жесткими мостами.

46

Рис. 6.7. Схемы механизма передвижения мостового крана

Впоследние годы расширяется применение механизмов передвижения

сраздельным приводом (рис. 6.7, г). Они имеют отдельный привод для каждой стороны моста, рассчитанный на 60 % от общей мощности для компенсации возможной неравномерности загрузки. Индивидуальные приводные агрегаты применяются на кран-балках с пролетами длиннее 15 м, на портальных и башенных кранах и др. Аналогичную схему имеет механизм передвижения грузовых тележек мостовых кранов.

Вкозловых, башенных, кабельных кранах применяются механизмы передвижения с канатной тягой. Они позволяют уменьшить нагрузку на пролетную часть крана или стрелу, а также обеспечить движение грузовой тележки по наклонному пути. Одна из типовых конструкций такого привода представлена на рис. 6.8.

По ходовому пути 1 перемещается грузовая тележка, имеющая жесткую раму 2 и ходовые катки 3. Перемещение обеспечивают тяговые канаты 4 и 8. Одним концом они закреплены на раме тележки, а другой конец этих канатов запасован на барабане привода (лебедки) 7. При этом канат

47

огибает стационарно установленный обводной блок 5. Барабан имеет два нарезных рабочих участка, и канаты на нем располагаются так, что при вращении в одну сторону одна из ветвей наматывается на барабан, а другая сматывается, передавая тяговое усилие тележке и перемещая ее. При изменении направления вращения тележка перемещается в другую сторону.

На тележке установлены блоки 10 подъемного каната 9, на котором подвешена крюковая обойма 6. Крепление канатов на барабане должно быть выполнено так, чтобы грузовые и тяговые канаты не соприкасались.

Рис. 6.8. Схема механизма передвижения с канатной тягой

Вместо нарезных барабанов могут применяться барабаны фрикционные. Канат обвивает такой барабан несколькими витками и закрепляется на раме тележки, как показано на рис. 6.8. Тяговое усилие создается за счет сил трения между витками.

3.Порядок выполнения работы

3.1.Изучить конструкцию козлового крана по его модели и по соответствующим разделам рекомендуемой литературы.

3.2.Начертить общий вид крана (схематично) с выделением позициями основных элементов.

3.3.Начертить кинематическую схему привода механизма подъёма груза и дать её подробное описание.

3.4.Начертить схему запасовки каната механизма подъёма груза и определить кратность полиспаста и его тип (одиночный или сдвоенный).

3.5.Начертить кинематическую схему механизма передвижения тележки и дать ее подробное описание.

3.6.Начертить кинематическую схему механизма передвижения крана

идать её подробное описание.

3.7.По заданному преподавателем варианту (табл. 6.1) по формулам раздела 2.1 выполнить полный расчет механизма подъема и подобрать необходимое оборудование.

48

Таблица 6.1

Варианты задания

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Грузоподъемность,	25	30	40	150	125	75	180	175	50	100
тс
Скорость подъема	12	14	12	6	7	9	5	5	10	8
груза, Vгр, м/мин
Режим работы	ВТ	Т	С	С	Т	Л	Л	С	Л	С

4.Оформление отчета

4.1.Титульный лист по образцу. Цель работы. Общие сведения о

кранах.

4.2.Описание и кинематические схемы механизмов передвижения и подъема (рис. 6.2-6.8).

4.3.Расчет козлового крана.

4.4.Вывод по выполненной работе.

5.Контрольные вопросы

5.1.Классификация кранов пролётного типа.

5.2.Назначение, устройство и основные параметры козловых кранов.

5.3.Кинематическая схема механизма подъёма груза.

5.4.Схема запасовки каната механизма подъёма и определение кратности полиспаста.

5.5.Схема, устройство и работа механизма передвижения тележки.

5.6.Схема, устройство и работа механизма передвижения крана.

5.7.Порядок расчета механизма подъема груза.

49

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

ИЗУЧЕНИЕ КОВШОВОГО ЭЛЕВАТОРА

1. Цель работы

Изучить устройство и определить основные параметры ковшового элеватора. Приобрести навыки вычерчивания кинематических схем механизмов, применяемых в конструкции ковшового элеватора.

Оборудование: Макет ковшового элеватора.

2. Общие сведения

Элеваторы являются подъемниками вертикального действия и служат для вертикального и круто наклонного (под углом 60-82º) перемещения насыпных и штучных грузов без промежуточной загрузки и разгрузки [2]. Применение элеваторов в качестве междуэтажного транспортного средства даёт возможность иметь компактные транспортные схемы, занимающие малые площади. В качестве тягового элемента элеваторов используются резинотканевые или резинотросовые конвейерные ленты и цепи пластинчатые, втулочные, роликовые и катковые с шагом 100-630 мм или сварные круглозвенные с термообработкой звеньев. По типу грузонесущего элемента элеваторы классифицируют как ковшовые (для перемещения сыпучих грузов), полочные и люлечные (для перемещения штучных грузов).

Ковшовые элеваторы применяются на предприятиях химической, металлургической, машиностроительной промышленности, в производстве строительных материалов, на углеобогатительных фабриках, на пищевых комбинатах, в зернохранилищах. Ковшовые элеваторы выполняются стационарными и передвижными (на погрузочных машинах); используются как транспортные и технологические машины.

Преимуществами ковшовых элеваторов являются: малые габаритные размеры в плане; большая высота подачи груза (60-75 м); большой диапазон производительности (5-500 м3/час); широкий ассортимент транспортируемых грузов. К недостаткам ковшовых элеваторов относятся: возможность отрыва ковшей при перегрузках; необходимость равномерной подачи груза. Основными параметрами ковшовых элеваторов являются: производительность Q; ширина ковша 100-1000 мм; шаг ковшей 160-800 мм; скорость 0,4-2,5 м/с; высота подъема; мощность приводного двигателя

Р(кВт).

2.1. Устройство, назначение, особенности конструкции

Ковшовые элеваторы классифицируют по типу тягового элемента на ленточные и цепные; по направлению перемещения ковшей – на вертикальные и наклонные со свободно свисающей или поддерживаемой обратной ветвью (рис. 7.1).

50

Рис. 7.1. Схема круто наклонного элеватора:

а– ленточного; б – цепного со свободно свисающей обратной ветвью;

в– двухцепного с поддерживаемой обратной ветвью

Ковшовые элеваторы имеют вертикально замкнутый тяговый элемент (ленту, цепь) с жёстко прикреплёнными к нему грузонесущими элементами (ковшами), тяговый элемент огибает верхний приводной и нижний натяжной барабаны (или звёздочки) (рис. 7.2).

Привод элеватора – редукторный, размещается в верхней части элеватора, при малой мощности применяют мотор-редукторы, привод снабжён остановом для предохранения от обратного движения ходовой части.

Натяжное устройство – винтовое, пружинно-винтовое или грузовое в зависимости от типа тягового элемента, привода и высоты. НУ располагается на валу нижнего барабана (звездочки), ход натяжного устройства составляет 200-500 мм. Ходовая часть и поворотные устройства элеватора помещаются в закрытом металлическом кожухе, который является силовым каркасом, воспринимающим статические и динамические нагрузки. Кожух состоит из верхней части (разгрузочный патрубок или головка элеватора), средних секций и нижней части (загрузочный носок). В боковых стенках кожуха располагаются люки с герметичными дверцами для обслуживания и ремонта. Секции кожуха соединяют между собой болтами, высота секций составляет

2-2,5 м.

Насыпной груз подаётся в загрузочный патрубок (носок) нижней части элеватора, загружается в ковши, поднимается в них и разгружается на верхнем барабане (звёздочке) в патрубок верхней части элеватора. Нижняя часть кожуха может быть с высоким и низким расположением загрузочного носка: высокий носок с днищем под углом 60° применяют при транспортировании влажных плохо сыпучих грузов, низкий носок (с днищем под углом 45°) – для сухих хорошо сыпучих грузов.